Принцип работы инжекторного двигателя

Что такое инжекторный двигатель? Это разновидность двигателя с инжекторной системой подачи топлива. Данный вид двигателя обеспечивает экономичный расход топлива и уменьшение выбросов продуктов его сгорания в атмосферный воздух.

Основное его отличие от других типов состоит в особенностях работы системы подачи топлива. А именно, впрыскивание топлива осуществляется принудительно при помощи специального элемента для его дозирования (форсунки) в цилиндр или систему трубок и заслонок (впускной коллектор).

Инжекторные двигатели начали устанавливать с 1930х годов, но популярность они смогли завоевать только в конце 90хх годов.

Рис.№ 1. Современный инжекторный двигатель.

Типы инжекторных систем

Различают несколько типов данных систем в зависимости от способа подачи топлива, а именно:

• Инжекторная система с центральной подачей топлива. Одна форсунка поставляет смесь топлива и воздуха в коллектор¸ после чего происходит её распределение по всем цилиндрам;
• С многоточечной подачей. В этом варианте на каждый цилиндр имеется своя форсунка. Этот тип наиболее распространен. Чаще подача смеси осуществляется напрямую по цилиндру с последовательным топливовспрыском.

Выделяют также двух- и четырехтактные системы.

Такт – это все процессы, которые происходят в цилиндре за время одного ходя поршня.

Принцип работы инжекторного двигателя основан на сборе и оценке информации о состоянии двигателя и его работы с помощью специальных датчиков:

• Датчик оборотов. Производит передачу сигнала о скорости, на основании этих данных блок управления рассчитывает необходимый расход топлива;
• Датчик массового расхода воздуха. Измеряет силу воздушного потока;
• Температуры антифриза. Проводит замеры температурного режима системы охлаждения и активирует работу вентилятора при необходимости;
• Дроссельной заслонки. Осуществляет контроль положения заслонки дросселя и регулирует распределение топлива, которое попадает в камеру сгорания;
• Кислорода в выхлопных газах. Фиксирует концентрацию кислорода в выхлопных газах. А также обеспечивает необходимую концентрацию газов и топлива в камере сгорания;
• Детонации. Определяет силу взрыва в камере сгорания;
• Положения распределительного вала. Участвует в согласовании подачи топлива и работы двигателя;
• Температуры воздуха. Определяет температуру, которая поступает в двигатель. Контролёр инжектора (его «мозги») в результате обработки полученной информации, собранной от всех перечисленных приборов и устройств, регулирует работу следующих систем:
• Форсунок. Это электромагнитный клапан, который осуществляет распыление топлива за счёт давления;
• Электронасоса подачи топлива. Он контролирует давление в системе;
• Модуля зажигания. Соответствует количеству свечей зажигания. Управляет их работой;
• Регулятор холостого хода. Корректирует подачу воздуха в обход дроссельной заслонки на нейтральной передаче;
• Вентилятор, охлаждающий мотор.

Рис. №2. Форсунки — основной элемент инжекторного двигателя, отвечающий за распыление топлива (жидкости или газа).

Как работает инжектор

Каждый двигатель оснащен поршнями и цилиндрами. В них происходит преобразование тепловой энергии в механическую.

Рис. №3. Схема работы инжекторного двигателя и его устройство.

Для осуществления этого процесса в инжекторном двигателе существует несколько этапов:

1 этап – такт впуска. Поршень в начале этого этапа находится в верхней мертвой точке. С началом работы двигателя стартер проворачивает посредством маховиков коленчатый вал. Датчик коленвала посылает блоку управления инжектора информацию о положении конкретного цилиндра. Датчик фаз анализирует такты. Блок управления получив данную информацию, открывает в нужном цилиндре форсунку на строго определенное время.

А вы знаете, что у некоторых двигателей имеется несколько клапанов впуска? Они увеличивают мощность двигателя, а соответственно и скоростные характеристики автомобиля;

2 этап – сжатие топливовоздушной смеси. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, он начинает снова подниматься. Что приводит к сжатию смеси топлива и газов до размеров камеры сгорания. Клапаны в этот момент закрыты;

3 — этап рабочего хода. На этом этапе происходит поджигание свечой зажигания сжатой смеси воздуха и топлива. Что провоцирует взрыв, посредством увеличения давления на дне поршня. Это приводит к тому, что поршень опускается вниз до уровня нижней мертвой точки.

Клапаны впуска и выпуска закрыты для того, чтобы сила давления на поршень была достаточной для проворачивания коленчатого вала.

После взрыва блок управления регулирует момент зажигания для последующего цилиндра. А так же нормирует газовый состав топливовоздушной смеси. Это позволяет предельно эффективно использовать топливо и его сгорание;

4 этап – такт выпуска. Предыдущий этап приводит к открытию выпускного клапана. Поршень начинает двигаться вверх, выбрасывая газы, образовавшиеся в результате взрыва и сгорания.

Важно! Прогрев двигателя не оказывает влияния на показания датчика массового расхода воздуха и датчика взрыва, так как блок управления работает по специальным запрограммированным таблицам.

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного

Рис. №4. Инжекторный и карбюраторный двигателя.

В работе и устройстве инжектора и карбюратора можно выделить следующие отличия:

• В инжекторном двигателе подача смеси газов и топлива осуществляется в специальную камеру, в карбюраторном двигателе образование топливовоздушной смеси происходит в самом карбюраторе;
• Смесь в инжекторном двигателе подается форсунками в цилиндры и в впускной коллектор принудительно. В карбюраторе этот процесс происходит само по себе;
• В инжекторном двигателе форсунки подают строго дозированное количество топлива;
• Инжекторная система обеспечивает мощность двигателя на 15% больше, чем карбюратор;
• Инжектор более экономичен и экологически безопасен, чем карбюратор.

Применение инжекторных двигателей

Изначально инжекторные двигатели устанавливали в авиации. Особую популярность получили во времена Второй Мировой войны. Авиамоторы тогда создавали именно с этой системой.

Затем инжекторы стали устанавливать в автомобили. В процессе ввода в широкие круги, инжекторы стали вытеснять карбюраторные варианты двигателей. И с 2005 года автомобильные двигателя оснащены именно инжекторной системой подачи топлива.

Достоинства и недостатки инжекторного двигателя

К его плюсам можно отнести:

• Экономичное потребление топлива;
• Большая динамика двигателя;
• Отсутствуют проблемы с запуском двигателя в холодное время года;
• Более надежный в эксплуатации, чем карбюраторный вариант;
• Нет необходимости ручного регулирования режимов его работы.

К недостаткам относят:

• Дороговизна запчастей;
• Сложная диагностика неисправностей;
• Некоторые детали не подлежат ремонту;
• Дорогие обслуживание и регулировка работы инжектора, ремонт требуется проводить в автомастерских;
• Чувствительны к топливу плохого качества.

Заключение

Не смотря на перечисленные недостатки, инжекторные двигатели представляют собой современный вариант топливной системы, обеспечивающий большую мощность и экономичное расходование топлива. А также более безопасную комплектацию двигателей в плане влияния на экологию.

Как провести холодный запуск инжекторного двигателя

Большинство современных автомобилей оборудованы инжекторной системой подачи топлива. Система устанавливается только на бензиновые двигателя. Несмотря на сложность конструкции и высокие требования к качеству топлива, инжекторный двигатель имеет ряд преимуществ перед карбюраторным механизмом:

• автоматическая регулировка системы впрыска в зависимости от нагрузки;
• быстрый старт двигателя, увеличение его динамических показателей;
• низкий выброс вредных веществ;
• экономия расхода топлива за счет дозированного впрыска;
• не нуждается в длительном прогреве во время низких температурных условиях;
• возможность программирования электронной системы управления в зависимости от манеры и стиля вождения;

Принцип работы двигателя

По принципу работы инжекторные двигателя похожи на дизельные: подача топлива осуществляется через специальные форсунки. После того как стартер начинает проворачивать коленвал датчики управления подают сигнал на электронный блок управления, которые указывают в каком такте находятся цилиндры.

После считывания данных, блок управление подает сигнал на форсунку, цилиндра, который находится в такте впуска. Форсунка открывается на строго определенное время, которое соответствует показаниям датчика массового расхода воздуха.

Таблица значения ДМРВ.

Оригинальное значение ДМРВ
оборотов двигателя, об./м.	Напряжение, В	Разница показаний, В
1000	1,04
1500	1,24	0,2
2000	1,30	0,14
2500	1,57	0,19
3000	1,78	0,21
3500	1,96	0,18
4000	2,18	0,22

После окончания такта впуска происходи сжатие. Центральный модуль получает данные от датчиков ДПКФ и ДФ о том, что поршень находится в верхней мертвой точке. После обработки данных сигнал подается на блок зажигания, который передает напряжение в нужный цилиндр. Задачу правильной подачи напряжение обеспечивают два транзистора, расположенные в корпусе блока управления.

Далее, когда произошло воспламенение рабочей смеси, в камере сгорания начался рабочий ход цилиндра, ЭБУ принимает показания с датчика детонации и проводит корректировку угла зажигания для следующего цилиндра.

Для более эффективного использования энергии топлива на системе выхлопа установлен датчик кислорода. С помощью показателей полученных с датчика, блок управление проводит корректировку состава смеси, устанавливает время открытия форсунки. Если при открытой дроссельной заслонке наблюдается недостаток кислорода, ЭБУ приоткрывает регулятор холостых оборотов.

Причины неправильной работы инжекторного двигателя

Причиной того, что инжекторный двигатель плохо заводится на холодную, может быть несколько. Основная из них — это неисправность датчиков. При поломке одного из модулей, электронный блок управления получает неправильные данные, от чего двигатель плохо заводится и работает с перебоями.

Распространенные причины плохого запуска инжекторного двигателя.

Подсос воздуха

Возникает при нарушении герметичности в деталях системы подачи воздуха. Датчик массового расхода не может уловить часть воздуха попадающего в мотор, из-за чего в камеру сгорания подается обедненная смесь. Это приводит к неустойчивой работе на холостых оборотах и проблемой холоднго запуска инжекторного двигателя.

Во время прогрева или работе на подсосе данная проблема почти не заметна, но когда двигатель нагреется до рабочей температуры, перебои на холостом ходу становятся более заметными.

Подсос воздуха может возникать по таким причинам:

• нарушения герметичного соединения в вакуумном усилителе;
• механическое повреждение креплений и шланг подачи воздуха во впускной коллектор, трубопроводов регулятора давления и системы вентиляции картера;
• повреждение прокладок между блоком цилиндра и впускным коллектором.

Причину подсоса воздуха можно определить при визуальном осмотре. Если неисправность значительно влияет на работу в холостом режиме и на запуск холодного инжекторного двигателя, до выполнения ремонта, повысить обороты можно отсоединив штекер с датчика массового расхода. Такое действие приведет к значительному повышению расхода топлива, поэтому не рекомендуется затягивать с ремонтом.

При незначительном подсосе достаточно отрегулировать топливоподачу с помощью прибора L-зонд.

Основные показатели топливной и воздушной смеси

Масса топлива, кг.	Масса воздуха, кг	Коефициент избытка воздуха	Названия смеси	Скорость сгорания	Мощность двигателя	Режим применения
>1:6		1,36	Смесь не воспламеняется

Неисправность датчика массового расхода

Некорректная работа или поломка датчика приводит до моментальной остановки мотора после запуска. Когда такое случилось, необходимо отсоединить датчик и повторно завести автомобиль. Если двигатель работает бес перебоев, значит, датчик расхода нуждается в замене.

Неисправен датчик температуры

Когда центральный блок управления не получает сигналов от модуля температуры охлаждающей среды, он берет нулевое значение. Встроенная программа готовит рабочую смесь согласно этой температуре, что приводит к таким последствиям:

• инжектор двигатель плохо заводится на холодную;
• детонации на малых оборотах.

Модуль не ремонтируется, поэтому неисправную деталь заменяют новой.

Неисправно зажигание

Исправить проблему можно установкой момента подачи искры, регулировкой положения ремня ГРМ и заменой поврежденных деталей.

Таблица показателей сопротивления датчика температуры от температуры охлаждающей среды.